铁电体中极化畸变的本质
材料科学
2025-10-16 v1
摘要
极化畸变即原子集体错位位移的聚合现象,是铁电体的指纹,决定其性质和功能。自 1970 年代以来,proper、improper 与 triggered 铁电体的概念相继建立,以阐明极化畸变机制的多样性。这些概念赋予极化畸变单一本质,有助于解释传统铁电体(如钡钛酸)中极化畸变的发生方式。然而,将这些概念应用于复杂铁电体(如极正交相 hafnia)则极具挑战性,可能引发高度争议。本文通过发展专为阐明复杂铁电体极化畸变本质而设计的图论,化解了这一问题。该理论强调,复杂铁电体的极化畸变通常表现为 proper、improper 与 triggered 特征的多重本质。我们通过作用于 perovsktite 超晶格和极正交相 hafnia(两个典型案例)验证了理论的鲁棒性。成功识别出 perovsktite 超晶格中的混合 proper-improper 本质,并通过确认极正交相 hafnia 的混合 trigger-improper 本质,化解了关于其极化本质的争议。我们的工作将促使铁电物理学概念被重新审视,并为发现新型铁电体及相关现象提供机遇。
引用
@article{arxiv.2510.13185,
title = {The nature of polar distortions in ferroelectrics},
author = {Hong Jian Zhao and Laurent Bellaiche and Yanming Ma},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.13185},
year = {2025}
}
备注
8 pages, 6 figures